Plataforma de sensores electroquímicos habilitará nuevas pruebas de diagnóstico en entornos cercanos al paciente

La bioincrustación plantea un desafío generalizado para el desarrollo de diagnósticos basados en electroquímica, que podrían utilizarse para resolver importantes problemas de diagnóstico. Ahora, una nueva plataforma de sensores electroquímicos allanará el camino para el desarrollo y la comercialización de diagnósticos para el punto de atención, rentables, altamente sensibles y específicos para enfermedades neurológicas, cardiovasculares y renales. El descubrimiento fundamental que inició el desarrollo de esta tecnología de biosensor multiplexado fue un nuevo recubrimiento de nanocompuesto antiincrustante que permite que los electrodos electroquímicos resistan el ataque de las moléculas bioincrustantes contenidas en varios biofluidos, incluida la sangre, y por lo tanto mantiene las capacidades de detección de los electrodos y minimiza cualquier señal de fondo electroquímica. 

El Instituto Harvard Wyss (Cambridge, MA, EUA) otorgó la licencia de su tecnología de detección electroquímica multiplexada basada en afinidad, eRapid, a StataDX Inc. (Cambridge, MA, EUA), otorgándole acceso mundial exclusivo a la tecnología en los campos de enfermedades neurológicas, cardiovasculares y renales. La atención se centrará en el desarrollo de pruebas de diagnóstico que puedan abordar necesidades diagnósticas críticas no satisfechas en varios entornos cercanos al paciente, como consultorios médicos, farmacias y, finalmente, en el hogar.

La tecnología de sensor electroquímico basada en afinidad se ha desarrollado como una plataforma de diagnóstico multiplexado de bajo costo que puede detectar y cuantificar simultáneamente una amplia gama de biomarcadores con alta sensibilidad y selectividad en un pequeño volumen de sangre u otros fluidos biológicos complejos. Al convertir su química original a base de oro en una química de nanocompuestos de grafeno, el equipo de Wyss mejoró aún más la eficiencia de detección de biomarcadores de eRapid y, al desarrollar un "método de recubrimiento por inmersión", redujeron el tiempo necesario para recubrir las superficies de los sensores con el nanocompuesto antiincrustante mejorado, de 24 horas hasta menos de un minuto. El proceso de recubrimiento avanzado redujo drásticamente los costos de fabricación de los sensores eRapid y, además, los hizo almacenables durante un tiempo prolongado con una pérdida mínima de la señal eléctrica. Esto aumentó su utilidad para futuros ensayos de diagnóstico en el punto de atención, ya que las pruebas se pueden realizar de forma remota y leerse en el sitio o enviarlas a un laboratorio central para su análisis.

Es importante destacar que el revestimiento se puede utilizar para incorporar sondas para una amplia gama de biomarcadores, incluidas proteínas, anticuerpos, metabolitos, hormonas y moléculas de ARN que se pueden detectar simultáneamente en disposiciones de electrodos multiplexados. Más recientemente, el equipo de Wyss presentó un marco integral para desarrollar sensores electroquímicos de diagnóstico altamente efectivos, utilizando una gama ampliada de materiales de superficie que evitan la bioincrustación y mejoran la detección de una variedad de biomarcadores, incluida la proteína de neurofilamento ligero (NFL), que está ganando interés como un biomarcador de diagnóstico potencial para la esclerosis múltiple.

“Al detectar químicamente un biomarcador objetivo, los sensores eRapid producen señales eléctricas en minutos que se correlacionan en fuerza con los niveles de los biomarcadores unidos, de forma muy similar a como lo hace un glucómetro comercial que usan los pacientes diabéticos en la actualidad, pero con capacidad de multiplexación”, dijo Sanjay Sharma Timilsina, Ph.D., un miembro clave del equipo de investigación del Instituto Wyss que eliminó ampliamente los riesgos de la tecnología. “Esto abre un amplio espacio de diagnóstico, dado que muchas enfermedades y trastornos multifactoriales requieren la medición simultánea de múltiples biomarcadores con alta sensibilidad y especificidad para diagnosticar, estratificar y monitorear a los pacientes con precisión”.

"Demostramos, en nuestro extenso proceso de eliminación de riesgos en el Instituto Wyss, que la plataforma eRapid puede abordar diversas enfermedades y condiciones que amenazan la vida con mediciones de biomarcadores multiplexados para los cuales no existía un diagnóstico preciso antes", dijo Pawan Jolly, Ph.D, un científico sénior de Wyss que dirigió el equipo multidisciplinario de eRapid en el Instituto Wyss. "Esta es una de las incursiones más prometedoras de una tecnología de detección electroquímica en etapas comerciales con la perspectiva de llenar importantes vacíos de diagnóstico en áreas críticas con necesidades insatisfechas".

“Si bien hay muchas pruebas caseras para enfermedades virales, como la COVID-19, disponibles en la actualidad, todavía no existe nada para pacientes con enfermedades crónicas complejas como esclerosis múltiple, insuficiencia cardíaca o enfermedad renal crónica que necesitan mediciones periódicas de múltiples biomarcadores. El enfoque habilitado por eRapid aborda las limitaciones subyacentes de la biodetección electroquímica de una manera elegante, lo que puede superar el desafío que enfrentan tantas tecnologías de diagnóstico prometedoras: la transferencia exitosa a la fabricación a escala”, dijo Sidhant Jena, director ejecutivo y cofundador de StataDX. “Nuestra decisión de dedicarnos primero a la neurología se deriva de la importante carga de atención médica de una población que envejece y la ausencia total de un análisis de sangre por punción digital para el cerebro”.

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Instituto Harvard Wyss  
Stata DX Inc.